Moduł komunikacyjny Siemens Simatic S7-1200 Profibus 6GK7243-5DX30-0XE0

Siemens 6GK7243-5DX30-0XE0 | SIMATIC NET CM 1243-5 — Moduł główny PROFIBUS DP dla S7-1200, 16 urządzeń podrzędnych, 9,6 kb/s – 12 Mb/s, 9-pinowe Sub-D, 24 VDC, 30×100×75 mm, 0,19 kg

Przegląd

Moduł Siemens 6GK7243-5DX30-0XE0 to CM 1243-5 — moduł komunikacyjny główny PROFIBUS DP, który zapewnia SIMATIC S7-1200 pełną obecność PROFIBUS. S7-1200, obecna platforma PLC średniej klasy firmy Siemens, została zaprojektowana od podstaw wokół PROFINET — jej procesory standardowo zawierają zintegrowane interfejsy PROFINET. PROFIBUS natomiast nie jest dostępny natywnie w procesorze S7-1200. CM 1243-5 wypełnia tę lukę, dodając dedykowany interfejs główny PROFIBUS DP, który podłącza się bezpośrednio do lewego gniazda rozszerzeń S7-1200, działając niezależnie od interfejsu PROFINET procesora.

Dlaczego nowa instalacja S7-1200 potrzebowałaby PROFIBUS? Odpowiedź brzmi: prawie zawsze ze względu na istniejącą bazę zainstalowaną. Tysiące zakładów na całym świecie działa w sieciach PROFIBUS DP zbudowanych w latach 2000 i 2010, łącząc napędy, zdalne wejścia/wyjścia, instrumenty i systemy bezpieczeństwa.

Kiedy te zakłady są modernizowane do procesorów S7-1200 — migrując ze starszych platform S7-200, S7-300 lub S7-400 — istniejące urządzenia terenowe PROFIBUS i okablowanie nie są wymieniane w ramach modernizacji sterownika. CM 1243-5 pozwala nowemu sterownikowi S7-1200 przejąć rolę głównego urządzenia DP, wcześniej zajmowaną przez starszy procesor, zachowując całą infrastrukturę urządzeń terenowych, jednocześnie przenosząc sterownik na aktualną, wspieraną platformę.

Moduł jest równie istotny dla nowych instalacji S7-1200, gdzie konkretne urządzenia terenowe — zwłaszcza sprawdzone napędy Siemens, takie jak MICROMASTER 440 lub starsze warianty G120 — są dostępne tylko z interfejsami PROFIBUS.

CM 1243-5 umożliwia dostęp do tych urządzeń z S7-1200 bez konieczności wymiany urządzeń terenowych.

Kluczowe specyfikacje

Master PROFIBUS DP — 16 urządzeń podrzędnych, pełne cykliczne wejścia/wyjścia

CM 1243-5 działa jako master DP klasy 1, co oznacza, że zarządza cykliczną wymianą danych ze wszystkimi podłączonymi urządzeniami podrzędnymi PROFIBUS DP. W każdym cyklu skanowania PROFIBUS, CM 1243-5 wysyła dane wyjściowe (wartości procesowe, nastawy, słowa sterujące) do każdego urządzenia podrzędnego i odbiera dane wejściowe (pomiary, słowa statusu, wartości sprzężenia zwrotnego) od każdego urządzenia podrzędnego, aktualizując obraz procesowy procesora S7-1200 o przychodzące dane urządzeń podrzędnych i zapisując dane wyjściowe procesora do urządzeń podrzędnych.

Limit 16 urządzeń podrzędnych określa maksymalną liczbę urządzeń podrzędnych PROFIBUS DP, którymi CM 1243-5 może zarządzać jednocześnie. Każde urządzenie podrzędne zajmuje jeden adres urządzenia podrzędnego DP w sieci (adresowanie od 1 do 125), a całkowita objętość danych wejściowych/wyjściowych ze wszystkich 16 urządzeń podrzędnych musi zmieścić się w pojemności wymiany danych CM 1243-5.

Dla większości zastosowań S7-1200 PROFIBUS — od czterech do ośmiu napędów plus kilka stacji zdalnych wejść/wyjść — limit 16 urządzeń podrzędnych jest całkowicie wystarczający. 

Dla większych sieci PROFIBUS z kilkudziesięcioma urządzeniami podrzędnymi, S7-300 lub S7-400 z dedykowanymi modułami CP PROFIBUS lub zintegrowanymi portami PROFIBUS są odpowiednią platformą, ponieważ obsługują do 125 urządzeń podrzędnych DP na interfejs główny.

Prędkość magistrali jest automatycznie konfigurowana z plików GSD (Generic Station Description) najwolniejszego urządzenia podrzędnego w sieci — sieć działa z najwyższą wspólną prędkością, którą obsługują wszystkie zainstalowane urządzenia podrzędne.

Trzy usługi komunikacyjne na jednym interfejsie PROFIBUS

CM 1243-5 zapewnia trzy odrębne usługi komunikacyjne przez pojedyncze złącze PROFIBUS, a zrozumienie, która usługa jest używana, jest ważne dla rozwiązywania problemów i projektowania sieci:

Główny cykliczny PROFIBUS DP: Podstawowa usługa — ciągła, deterministyczna czasowo wymiana danych we/wy między CM 1243-5 (jako master) a skonfigurowanymi urządzeniami podrzędnymi.

Jest to ścieżka danych dla napędów, modułów we/wy i instrumentów procesowych. Czas cyklu zależy od prędkości magistrali i całkowitej objętości danych, ale zazwyczaj wynosi kilka milisekund przy normalnych prędkościach PROFIBUS.

Komunikacja PG/OP: Umożliwia terminalowi programistycznemu STEP 7 lub TIA Portal podłączonemu do magistrali PROFIBUS dostęp do procesora S7-1200 w celu monitorowania online, pobierania programów i diagnostyki — bez potrzeby oddzielnego połączenia Ethernet z procesorem.

Jest to szczególnie przydatne, gdy sieć zakładu nie zapewnia dostępu Ethernet do szafy sterowniczej.

Komunikacja S7 (PUT/GET): Umożliwia S7-1200 wymianę danych z innymi sterownikami PLC S7 w tej samej sieci PROFIBUS przy użyciu natywnego protokołu S7.

Większy system S7-400 działający jako nadrzędny sterownik zakładu może komunikować się ze stacjami S7-1200 w sieci PROFIBUS przy użyciu bloków funkcyjnych PUT/GET, odczytując dane procesowe i zapisując nastawy do S7-1200 bez potrzeby oddzielnego połączenia Ethernet.

Instalacja i konfiguracja w TIA Portal

CM 1243-5 jest podłączany do lewej strony procesora S7-1200 przez złącze systemowe — ten sam interfejs mechaniczny i elektryczny, co inne moduły komunikacyjne S7-1200. Otrzymuje zasilanie 24 V DC przez to złącze z zasilacza systemu S7-1200, nie wymagając zewnętrznego podłączenia zasilania.

Konfiguracja odbywa się w całości w widoku sieci i urządzeń TIA Portal.

Po dodaniu CM 1243-5 do szafy S7-1200 w konfiguracji sprzętowej, definiowana jest sieć PROFIBUS (adres magistrali, prędkość), a każde urządzenie podrzędne jest dodawane z katalogu sprzętu TIA Portal przy użyciu pliku GSD urządzenia podrzędnego.

Dane we/wy urządzenia podrzędnego są mapowane na bloki danych PLC lub adresy we/wy, a cykliczna wymiana danych rozpoczyna się automatycznie po pobraniu konfiguracji i włączeniu zasilania sieci.

CM 1243-5 działa niezależnie od aktywności PROFINET procesora S7-1200 — obie sieci działają równolegle na tym samym sterowniku PLC, przy czym procesor wymienia dane z urządzeniami podrzędnymi PROFIBUS przez CM 1243-5 i z urządzeniami PROFINET przez zintegrowany port PROFINET jednocześnie.

Często zadawane pytania

Pytanie 1: Czy CM 1243-5 może działać jako urządzenie podrzędne PROFIBUS DP, czy tylko jako master?

CM 1243-5 jest tylko masterem DP — nie można go skonfigurować jako urządzenia podrzędnego DP. Oznacza to, że nie może odbierać danych cyklicznych od nadrzędnego mastera DP i przekazywać ich do procesora S7-1200 w trybie urządzenia podrzędnego.

W zastosowaniach, w których S7-1200 musi działać jako urządzenie podrzędne PROFIBUS DP (podłączone do nadrzędnego S7-400 lub DCS jako jego master), wymagany jest inny moduł komunikacyjny — CM 1242-5 (6GK7242-5DX30-0XE0). CM 1242-5 zapewnia funkcjonalność urządzenia podrzędnego DP.

CM 1243-5 i CM 1242-5 to odrębne moduły do odrębnych ról.

Pytanie 2: Czym jest plik GSD i jak jest używany podczas podłączania urządzenia podrzędnego PROFIBUS do CM 1243-5?

Plik GSD (Generic Station Description) to plik opisu urządzenia dostarczany przez producenta urządzenia podrzędnego. Opisuje on możliwości urządzenia podrzędnego w PROFIBUS — obsługiwane formaty danych, rozmiary danych we/wy, opcje konfiguracji i obsługiwane prędkości magistrali.

W TIA Portal plik GSD urządzenia podrzędnego jest importowany do katalogu sprzętu, a następnie urządzenie podrzędne jest dodawane do konfiguracji sieci PROFIBUS przy użyciu jego właściwości zdefiniowanych w GSD. 

Narzędzie konfiguracyjne TIA Portal odczytuje plik GSD, aby określić prawidłową strukturę telegramu do wymiany danych między masterem CM 1243-5 a urządzeniem podrzędnym.

Pliki GSD dla produktów Siemens są dostępne w portalu Siemens Industry Online Support (SIOS), a pliki GSD urządzeń podrzędnych stron trzecich są dostępne u odpowiednich producentów urządzeń.

Pytanie 3: Czy jeden moduł CM 1243-5 jest wystarczający dla S7-1200, który potrzebuje zarówno PROFIBUS, jak i drugiego interfejsu Ethernet?

CM 1243-5 zapewnia tylko PROFIBUS — brak funkcjonalności Ethernet. Jeśli S7-1200 potrzebuje drugiego interfejsu Ethernet (oprócz zintegrowanego portu PROFINET procesora), należy zainstalować oddzielny moduł komunikacyjny dla Ethernet (np. CP 1243-1).

S7-1200 może pomieścić wiele modułów komunikacyjnych w swoich lewych gniazdach rozszerzeń, więc połączenie CM 1243-5 dla PROFIBUS z CP 1243-1 dla dodatkowego Ethernet jest prawidłową konfiguracją, pod warunkiem przestrzegania ograniczeń liczby gniazd i budżetu mocy konkretnego modelu procesora S7-1200.

Pytanie 4: Czy CM 1243-5 obsługuje izochroniczne działanie PROFIBUS dla zastosowań sterowania ruchem?

CM 1243-5 obsługuje standardową komunikację cykliczną PROFIBUS DP (master DP-V1 klasy 1), ale nie jest przeznaczony do izochronicznego trybu pracy PROFIBUS DP-V2 (znanego również jako tryb izochroniczny lub komunikacja synchroniczna z zegarem) używanego w precyzyjnym sterowaniu ruchem.

W zastosowaniach wymagających synchronizacji czasu z dokładnością do mikrosekund między napędami w PROFIBUS — takich jak skoordynowany ruch wieloosiowy — odpowiednim rozwiązaniem jest dedykowana platforma sterowania ruchem (Siemens SIMOTION lub S7-300/400 z CP obsługującym PROFIBUS DP-V2).

CM 1243-5 nadaje się do automatyki procesowej i maszynowej, gdzie standardowa komunikacja cykliczna z czasami cykli w milisekundach jest wystarczająca.

Pytanie 5: Czy TIA Portal może diagnozować błędy urządzeń podrzędnych PROFIBUS przez CM 1243-5?

Tak. Diagnostyka online TIA Portal zapewnia dostęp do informacji diagnostycznych CM 1243-5, w tym statusu każdego skonfigurowanego urządzenia podrzędnego DP — czy każde urządzenie podrzędne komunikuje się poprawnie, jest w stanie błędu, czy też jest nieobecne w sieci.

Indywidualna diagnostyka urządzeń podrzędnych (bajty alarmów, rozszerzone dane diagnostyczne z urządzeń obsługujących DP-V1) są dostępne za pośrednictwem widoku online urządzenia i sieci TIA Portal po podłączeniu do S7-1200 przez PROFINET lub USB. 

Sam CM 1243-5 generuje diagnostykę w buforze diagnostyki systemowej S7-1200, jeśli w sieci PROFIBUS wystąpi błąd, dostarczając znaczniki czasu i kody błędów, które pomagają w analizie przyczyn źródłowych.